特許 7309519 半導体光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-07

(45)【発行日】2023-07-18

(54)【発明の名称】半導体光素子

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20230710BHJP

   H01S 5/223 20060101ALI20230710BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20230710BHJP

【ＦＩ】

H01S5/042 612

H01S5/223

H01L21/60 301P

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019148456

(22)【出願日】2019-08-13

(65)【公開番号】P2021034388

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浜田 重剛

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 康

(72)【発明者】

【氏名】中原 宏治

【審査官】淺見 一喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－００９４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０５５６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７０３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２２５９１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板と、
前記半導体基板の上で第１方向にストライプ状に延び、最上層にコンタクト層を有するメサストライプ構造と、
前記メサストライプ構造に、前記第１方向に直交する第２方向に隣り合って、前記半導体基板の上にある隣接層と、
前記隣接層の少なくとも一部を覆うパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上にある樹脂層と、
前記コンタクト層に導通し、前記コンタクト層から連続的に前記樹脂層に至るように延びる電極と、
前記電極の下で前記樹脂層から連続的に前記パッシベーション膜に至るように延び、前記電極と前記樹脂層の間に完全に介在する無機絶縁膜と、
を有し、
前記無機絶縁膜は、互いに反対側にある第１端部および第２端部を含み、
前記第１端部は、前記第２端部と前記メサストライプ構造の間で、前記第１方向に延び、
前記パッシベーション膜は、前記樹脂層に隣接する部分で前記無機絶縁膜に覆われ、前記メサストライプ構造に近づく方向に前記樹脂層から離れた部分で、前記無機絶縁膜から露出することを特徴とする半導体光素子。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記半導体基板に複数層が積層され、
前記複数層は、前記第１方向に延びる一対の溝を有し、
前記メサストライプ構造は、前記一対の溝の間にあって、前記複数層のそれぞれの一部の積層体から構成され、
前記隣接層は、前記メサストライプ構造とは反対で、前記一対の溝の一方に隣接し、前記複数層のそれぞれの他の一部の積層体から構成されていることを特徴とする半導体光素子。

【請求項3】

請求項２に記載の半導体光素子であって、
前記パッシベーション膜は、前記隣接層から前記一対の溝を通って前記メサストライプ構造の側面に至るように延びることを特徴とする半導体光素子。

【請求項4】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記隣接層は、前記メサストライプ構造に隣接して、埋め込みヘテロ構造を構成することを特徴とする半導体光素子。

【請求項5】

半導体基板と、
前記半導体基板の上で第１方向にストライプ状に延び、最上層にコンタクト層を有するメサストライプ構造と、
前記メサストライプ構造に、前記第１方向に直交する第２方向に隣り合って、前記半導体基板の上にある隣接層と、
前記隣接層の少なくとも一部を覆うパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上にある樹脂層と、
前記コンタクト層に導通し、前記コンタクト層から連続的に前記樹脂層に至るように延びる電極と、
前記電極の下で前記樹脂層から連続的に前記パッシベーション膜に至るように延び、前記電極と前記樹脂層の間に完全に介在する無機絶縁膜と、
を有し、
前記無機絶縁膜は、互いに反対側にある第１端部および第２端部を含み、
前記第１端部は、前記第２端部と前記メサストライプ構造の間で、前記第１方向に延び、
前記隣接層は、前記メサストライプ構造に隣接して、埋め込みヘテロ構造を構成し、
前記隣接層は、前記メサストライプ構造から離れる方向に上り勾配となる傾斜面を有し、
前記パッシベーション膜は、前記傾斜面との重複を避けていることを特徴とする半導体光素子。

【請求項6】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記無機絶縁膜は、前記樹脂層の表面の一部のみを覆うことを特徴とする半導体光素子。

【請求項7】

請求項６に記載の半導体光素子であって、
前記樹脂層は、側面と、前記側面に囲まれる上面と、を含み、
前記無機絶縁膜は、前記側面の一部との重なりを避けていることを特徴とする半導体光素子。

【請求項8】

半導体基板と、
前記半導体基板の上で第１方向にストライプ状に延び、最上層にコンタクト層を有するメサストライプ構造と、
前記メサストライプ構造に、前記第１方向に直交する第２方向に隣り合って、前記半導体基板の上にある隣接層と、
前記隣接層の少なくとも一部を覆うパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の上にある樹脂層と、
前記コンタクト層に導通し、前記コンタクト層から連続的に前記樹脂層に至るように延びる電極と、
前記電極の下で前記樹脂層から連続的に前記パッシベーション膜に至るように延び、前記電極と前記樹脂層の間に完全に介在する無機絶縁膜と、
を有し、
前記無機絶縁膜は、互いに反対側にある第１端部および第２端部を含み、
前記第１端部は、前記第２端部と前記メサストライプ構造の間で、前記第１方向に延び、
前記無機絶縁膜は、前記樹脂層の表面の一部のみを覆い、
前記樹脂層は、側面と、前記側面に囲まれる上面と、を含み、
前記無機絶縁膜は、前記側面の一部との重なりを避けており、
前記樹脂層の前記側面は、前記メサストライプ構造の隣の第１領域と、前記メサストライプ構造とは反対の第２領域と、を有し、
前記無機絶縁膜は、前記第２領域と重なりを避けて、前記第１領域を覆うことを特徴とする半導体光素子。

【請求項9】

請求項８に記載の半導体光素子であって、
前記樹脂層の前記側面は、前記第１領域と前記第２領域の間にある第３領域をさらに有し、
前記無機絶縁膜は、前記第３領域との重なりを避けていることを特徴とする半導体光素子。

【請求項10】

請求項７に記載の半導体光素子であって、
前記無機絶縁膜は、前記上面の全体を覆うことを特徴とする半導体光素子。

【請求項11】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記無機絶縁膜は、前記樹脂層の表面の全体を覆うことを特徴とする半導体光素子。

【請求項12】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記隣接層は、凹部を有し、
前記パッシベーション膜は、前記凹部に至るように配置され、
前記樹脂層は、前記凹部にあることを特徴とする半導体光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤボンディングされるパッド電極に起因する寄生容量を低減するために、パッド電極の下に半導体よりも誘電率の低い樹脂層（ポリイミドなど）を配置する構造が知られている。金属膜のパッド電極と樹脂層の間の密着強度は弱く、ワイヤボンディングのプロセスでパッド電極が剥がれる恐れがある。そこで、樹脂層の上面とパッド電極の間にＳｉＮなどの無機絶縁膜を介在させることが知られている（特許文献１及び特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１７５３８２号公報

【文献】特開２００３－１７４２３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

樹脂層の上面にパッド電極を形成するプロセスでは、半導体光素子の表面全体に樹脂層が形成され、樹脂層の全面に無機絶縁膜が形成され、無機絶縁膜をパターニングし、その後、フォトレジストを使用して樹脂層がエッチングされる。樹脂層のエッチングが進むとフォトレジストも小さくなるので、無機絶縁膜が露出し、無機絶縁膜をマスクとして樹脂層がエッチングされる。これにより、樹脂層の上面が低くなり、樹脂層と無機絶縁膜との間に大きな高低差（段差）が生じる。この段差は、その後に形成される電極（パッド電極とそれに連なる電極）の段切れの原因となる。

【0005】

本発明は、特性及び信頼性を損なわずに、電極を樹脂層に密着させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明に係る半導体光素子は、半導体基板と、前記半導体基板の上で第１方向にストライプ状に延び、最上層にコンタクト層を有するメサストライプ構造と、前記メサストライプ構造に、前記第１方向に直交する第２方向に隣り合って、前記半導体基板の上にある隣接層と、前記隣接層の少なくとも一部を覆うパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜の上にある樹脂層と、前記コンタクト層に導通し、前記コンタクト層から連続的に前記樹脂層に至るように延びる電極と、前記電極の下で前記樹脂層から連続的に前記パッシベーション膜に至るように延び、前記メサストライプ構造から間隔をあけて位置し、前記電極と前記樹脂層の間に完全に介在する無機絶縁膜と、を有することを特徴とする。

【0007】

（２）（１）に記載の半導体光素子であって、前記半導体基板に複数層が積層され、前記複数層は、前記第１方向に延びる一対の溝を有し、前記メサストライプ構造は、前記一対の溝の間にあって、前記複数層のそれぞれの一部の積層体から構成され、前記隣接層は、前記メサストライプ構造とは反対で、前記一対の溝の一方に隣接し、前記複数層のそれぞれの他の一部の積層体から構成されていることを特徴としてもよい。

【0008】

（３）（２）に記載の半導体光素子であって、前記パッシベーション膜は、前記隣接層から前記一対の溝を通って前記メサストライプ構造の側面に至るように延びることを特徴としてもよい。

【0009】

（４）（１）に記載の半導体光素子であって、前記隣接層は、前記メサストライプ構造に隣接して、埋め込みヘテロ構造を構成することを特徴としてもよい。

【0010】

（５）（４）に記載の半導体光素子であって、前記隣接層は、前記メサストライプ構造から離れる方向に上り勾配となる傾斜面を有し、前記パッシベーション膜は、前記傾斜面との重複を避けていることを特徴としてもよい。

【0011】

（６）（１）に記載の半導体光素子であって、前記無機絶縁膜は、前記樹脂層の表面の一部のみを覆うことを特徴としてもよい。

【0012】

（７）（６）に記載の半導体光素子であって、前記樹脂層は、側面と、前記側面に囲まれる上面と、を含み、前記無機絶縁膜は、前記側面の一部との重なりを避けていることを特徴としてもよい。

【0013】

（８）（７）に記載の半導体光素子であって、前記樹脂層の前記側面は、前記メサストライプ構造の隣の第１領域と、前記メサストライプ構造とは反対の第２領域と、を有し、前記無機絶縁膜は、前記第２領域と重なりを避けて、前記第１領域を覆うことを特徴としてもよい。

【0014】

（９）（８）に記載の半導体光素子であって、前記樹脂層の前記側面は、前記第１領域と前記第２領域の間にある第３領域をさらに有し、前記無機絶縁膜は、前記第３領域との重なりを避けていることを特徴としてもよい。

【0015】

（１０）（７）に記載の半導体光素子であって、前記無機絶縁膜は、前記上面の全体を覆うことを特徴としてもよい。

【0016】

（１１）（１）に記載の半導体光素子であって、前記無機絶縁膜は、前記樹脂層の表面の全体を覆うことを特徴としてもよい。

【0017】

（１２）（１）に記載の半導体光素子であって、前記パッシベーション膜は、前記樹脂層に隣接する部分で前記無機絶縁膜に覆われ、前記メサストライプ構造に近づく方向に前記樹脂層から離れた部分で、前記無機絶縁膜から露出することを特徴としてもよい。

【0018】

（１３）（１）に記載の半導体光素子であって、前記隣接層は、上面に凹部を有し、前記パッシベーション膜は、前記凹部に至るように配置され、前記樹脂層は、前記凹部にあることを特徴としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る半導体光素子の平面図である。

【図2】図２は、図１に示す半導体光素子のII－II線断面図である。

【図3】図３は、図２に示す半導体光素子の第２の実施形態の断面図である。

【図4】図４は、図１に示す半導体光素子の第３の実施形態の平面図である。

【図5】図５は、図４に示す半導体光素子のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図６は、第４の実施形態に係る半導体光素子の平面図である。

【図7】図７は、図６に示す半導体光素子のVII－VII線断面図である。

【図8】図８は、図６に示す半導体光素子のVIII－VIII線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。全図において同一の符号を付した部材は同一又は同等の機能を有するものであり、その繰り返しの説明を省略する。なお、図形の大きさは倍率に必ずしも一致するものではない。

【0021】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る半導体光素子の平面図である。図２は、図１に示す半導体光素子のII－II線断面図である。半導体光素子１００は、リッジ導波路型の半導体レーザである。

【0022】

半導体光素子１００は、半導体基板１０（例えばｎ型のＩｎＰ基板）を有する。半導体基板１０に複数層が積層されている。複数層は、例えば、活性層１２、クラッド層１４、コンタクト層１６を含む。活性層１２とクラッド層１４との間には他の半導体層（例えば、光閉じ込め層、エッチング停止層、回折格子層など）があってもよい。半導体基板１０の裏面には下電極１８（例えば陰極）が設けられる。

【0023】

複数層は、第１方向Ｄ１に延びる一対の溝２０を有する。複数層の、活性層１２より上の層をエッチングすることにより、一対の溝２０が形成される。一対の溝２０の間にメサストライプ構造Ｍが形成される。

【0024】

半導体光素子１００は、メサストライプ構造Ｍを有する。メサストライプ構造Ｍは、複数層のそれぞれの一部の積層体から構成されている。メサストライプ構造Ｍは、半導体基板１０の上で第１方向Ｄ１にストライプ状に延びる。メサストライプ構造Ｍは、最上層にコンタクト層１６を有する。

【0025】

半導体光素子１００は、隣接層２２を有する。隣接層２２は、半導体基板１０の上にある。隣接層２２は、メサストライプ構造Ｍとは反対で、一対の溝２０の一方に隣接している。隣接層２２は、複数層のそれぞれの他の一部の積層体から構成されている。隣接層２２は、メサストライプ構造Ｍに、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に隣り合っている。

【0026】

なお、半導体光素子１００は、さらに他の隣接層２２Ｂを有する。隣接層２２Ｂは、隣接層２２と比べて、厚み方向には同じ構造を有しているが、平面的な大きさは異なる。隣接層２２及び隣接層２２Ｂの間に、一対の溝２０に挟まれたメサストライプ構造Ｍが配置されている。隣接層２２及び隣接層２２Ｂは、メサストライプ構造Ｍを両側で保護している。

【0027】

半導体光素子１００は、パッシベーション膜２４を有する。パッシベーション膜２４は、例えばＳｉＯ_２からなる。パッシベーション膜２４は、隣接層２２の少なくとも一部を覆う。パッシベーション膜２４は、コンタクト層１６を除いて、複数層の全体を覆っている。パッシベーション膜２４は、隣接層２２から一対の溝２０の一方を通ってメサストライプ構造Ｍの側面に至るように延びる。パッシベーション膜２４は、隣接層２２Ｂの少なくとも一部を覆う。パッシベーション膜２４は、隣接層２２Ｂから一対の溝２０の他方を通ってメサストライプ構造Ｍの側面に至るように延びる。パッシベーション膜２４は、コンタクト層１６の少なくとも一部（例えば上面全体）を避けて形成される。

【0028】

半導体光素子１００は、樹脂層２６を有する。樹脂層２６は、クラッド層１４よりも誘電率の低いポリイミドなどの樹脂からなる。樹脂層２６は、パッシベーション膜２４の上にある。樹脂層２６は、側面を含む。側面は傾斜している。樹脂層２６の側面は、メサストライプ構造Ｍの隣の第１領域Ｒ１を有する。樹脂層２６の側面は、メサストライプ構造Ｍとは反対の第２領域Ｒ２を有する。樹脂層２６の側面は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の間にある第３領域Ｒ３を有する。樹脂層２６は、側面に囲まれる上面を含む。上面は、矩形であってもよいし、円形であってもよい。樹脂層２６の上面は、パッシベーション膜２４の表面よりも高くなっている。

【0029】

半導体光素子１００は、上電極２８を有する。上電極２８は、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕの３層構造からなる。上電極２８は、メサストライプ構造Ｍの上に位置するメサ電極３０を含む。メサ電極３０は、コンタクト層１６に重なって接触して導通する。上電極２８は、コンタクト層１６から連続的に樹脂層２６に至るように延びる。

【0030】

上電極２８は、樹脂層２６の上面に位置するパッド電極３２を含む。パッド電極３２は、外部との電気的な接続を取るためのワイヤ（図示せず）をボンディングするための領域である。パッド電極３２の下方に樹脂層２６が介在するので、パッド電極３２に起因する寄生容量を低減することができる。

【0031】

上電極２８は、メサ電極３０とパッド電極３２との間に形成されるブリッジ電極３４を含む。ブリッジ電極３４は、樹脂層２６の側面（第１領域Ｒ１）を通り、樹脂層２６と一対の溝２０の間の領域を通り、一対の溝２０の一方を通って、メサ電極３０に至る。ブリッジ電極３４の下方には少なくともパッシベーション膜２４がある。

【0032】

半導体光素子１００は、無機絶縁膜３６を有する。無機絶縁膜３６は、パッシベーション膜２４とは異なる材料（例えばＳｉＮ）からなる。無機絶縁膜３６は、樹脂層２６の上面の全体を覆う。無機絶縁膜３６は、上電極２８と樹脂層２６の間に完全に介在する。つまり、無機絶縁膜３６によって、上電極２８が樹脂層２６に接触しないようになっている。

【0033】

パッド電極３２と樹脂層２６が直接接触した場合は、密着性において十分でない場合があり、図示しないワイヤのボンディングでパッド電極３２が剥がれてしまうなどの懸念がある。そのため、パッド電極３２と樹脂層２６の間に無機絶縁膜３６が介在することは有効である。パッド電極３２及びブリッジ電極３４と樹脂層２６の間に無機絶縁膜３６が介在することにより、樹脂層２６と上電極２８の密着性を強化することができる。また、樹脂層２６を山状に形成した後に、樹脂層２６を覆うように無機絶縁膜３６を形成することによって、上電極２８の段切れの要因となる段差が無くなり、特性・信頼性の低下を避けることができる。

【0034】

無機絶縁膜３６は、上電極２８の下で、樹脂層２６から連続的にパッシベーション膜２４に至るように延びる。無機絶縁膜３６は、パッシベーション膜２４の、樹脂層２６に隣接する部分を覆う。無機絶縁膜３６は、ブリッジ電極３４とパッシベーション膜２４との間にも設けられている。上述した段差の解消の観点では、無機絶縁膜３６は、樹脂層２６が存在しない領域だけ（つまり、側面の下端まで）を覆っていればよい。しかし、側面のちょうど下端に無機絶縁膜３６を設ける設計では、製造誤差によって側面の途中で無機絶縁膜３６が途切れる恐れがある。そのため、本実施形態では、余裕をもって無機絶縁膜３６の一部をパッシベーション膜２４の上まで延ばしてある。

【0035】

無機絶縁膜３６は、メサストライプ構造Ｍから間隔をあけて位置する。これにより、パッシベーション膜２４は、メサストライプ構造Ｍに近づく方向に樹脂層２６から離れた部分で、無機絶縁膜３６から露出する。無機絶縁膜３６とパッシベーション膜２４が重なった領域は、共に半導体と比べると硬いため、応力の発生原因となり、信頼性及び特性の低下を招く恐れがある。そのため、本実施形態においては、メサストライプ構造Ｍの近傍では、パッシベーション膜２４が無機絶縁膜３６に覆われないようになっている。

【0036】

無機絶縁膜３６は、樹脂層２６の表面の一部のみを覆う。無機絶縁膜３６は、樹脂層２６の側面の一部との重なりを避けている。無機絶縁膜３６は、樹脂層２６の第２領域Ｒ２と重なりを避けて、樹脂層２６の第１領域Ｒ１を覆う。無機絶縁膜３６は、樹脂層２６の第３領域Ｒ３との重なりを避けている。ブリッジ電極３４が設けられていない第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３においては、上電極２８の段切れは問題とならないため、半導体光素子１００全体への応力を低減するために、無機絶縁膜３６は設けられていない。

【0037】

［第２の実施形態］
図３は、図２に示す半導体光素子の第２の実施形態の断面図である。この変形例では、隣接層２２２は、上面に凹部２３８を有する。凹部２３８は、コンタクト層２１６及びクラッド層２１４が削られて形成される。凹部２３８の内面は、パッシベーション膜２２４に覆われている。樹脂層２２６は、凹部２３８に配置され、凹部２３８でもパッシベーション膜２２４の上にある。

【0038】

樹脂層２２６は、凹部２３８の深さよりも厚い。また、樹脂層２２６の厚みは、凹部２３８内でのパッシベーション膜２２４の上面から、凹部２３８の周囲でのパッシベーション膜２２４の上面までの間隔よりも大きい。樹脂層２２６は、凹部２３８の周囲で、パッシベーション膜２２４に載るようになっている。樹脂層２２６は、凹部２３８の周囲にあるパッシベーション膜２２４よりも高くなっている。樹脂層２２６が厚く形成されることで、寄生容量のさらなる低減が可能になる。

【0039】

［第３の実施形態］
図４は、図１に示す半導体光素子の第３の実施形態の平面図である。図５は、図４に示す半導体光素子のＶ－Ｖ線断面図である。この変形例では、無機絶縁膜３３６は、樹脂層３２６の表面の全体を覆うようになっている。

【0040】

詳しくは、無機絶縁膜３３６は、樹脂層３２６の上面の全体及び側面の全体を覆う形状となっている。無機絶縁膜３３６は、さらに、樹脂層３２６の周囲でパッシベーション膜３２４に載るようになっている。樹脂層３２６の全体が無機絶縁膜３３６で覆われているために、形成プロセスでの樹脂層３２６の変形を抑制することができる。また、樹脂層３２６は、パターニングされた後にエッチングされることがないため、段差を発生させずに、より安定して形状を保つことができ、上電極３２８の段切れなどの可能性を排除することができる。

【0041】

［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係る半導体光素子の平面図である。図７は、図６に示す半導体光素子のVII－VII線断面図である。図８は、図６に示す半導体光素子のVIII－VIII線断面図である。

【0042】

半導体光素子４００は、レーザ部４４０に駆動電流を注入することにより出射される連続光を変調器部４４２で変調して、信号光が出力されるようになっている。半導体光素子４００は、レーザ部４４０（例えば半導体レーザ）及び変調器部４４２が同一の半導体基板４１０上にモノリシックに集積された変調器集積型半導体光素子（例えば変調器集積レーザ）である。

【0043】

レーザ部４４０は、分布帰還型半導体レーザ(Distributed Feedback Laser：ＤＦＢレーザ)である。変調器部４４２は、電界吸収型変調器（ＥＡ（Electro-Absorption）変調器）である。電界吸収型変調器は、チャープ（波動変調）が小さく、光信号のＯＮレベルとＯＦＦレベルの差である消光比が大きく、広域帯である、といった有利な特性を有することに加え、小型で低コストであることにより、幅広く用いられている。半導体光素子４００は、ＥＡ変調器集積型ＤＦＢレーザ素子である。

【0044】

半導体光素子４００は、埋め込みヘテロ構造（Buried Heterostructure：ＢＨ構造）を有している。ＢＨ構造とは、光導波路を有するメサストライプ構造Ｍの両側に半絶縁性半導体層（隣接層４２２）が埋め込まれている構造をいう。ＢＨ構造は、横方向に光を閉じ込める効果が強く、ＦＦＰ（Far Field Pattern）がより円形となるので、光ファイバとの結合効率が高いという利点があり、さらに、放熱性に優れており、広く用いられている。

【0045】

半導体光素子４００は、半導体基板４１０を有する。半導体基板４１０は、ｎ型の不純物がドープされた半導体（例えばｎ型ＩｎＰ）からなる。半導体基板４１０は凸部４４４を有する。凸部４４４は、第１方向Ｄ１にストライプ状に延びる。凸部４４４は、メサストライプ構造Ｍの少なくとも下端部を構成する。

【0046】

メサストライプ構造Ｍは、レーザ部４４０（半導体レーザ）を構成するための第１メサストライプ構造Ｍ１を含む。メサストライプ構造Ｍは、変調器部４４２を構成するための第２メサストライプ構造Ｍ２を含む。

【0047】

半導体光素子４００は、凸部４４４の上で第１方向Ｄ１にストライプ状に延びる量子井戸層４１２を有する。量子井戸層４１２は、ｐ型又はｎ型の不純物がドープされていない真正半導体からなる。量子井戸層４１２は、メサストライプ構造Ｍの一部を構成する。半導体レーザ（第１メサストライプ構造Ｍ１）では、量子井戸層４１２は活性層である。変調器部４４２（第２メサストライプ構造Ｍ２）では、量子井戸層４１２は吸収層である。量子井戸層４１２は、多重量子井戸（Multiple-Quantum Well：ＭＱＷ）層である。ＭＱＷ層に電界が印加されると、ＭＱＷ層における光の吸収端が長波長側へシフトする量子閉じ込めシュタルク効果（Quantum Confinement Stark Effect：ＱＣＳＥ）が得られる。ＥＡ変調器は、ＱＣＳＥを利用して光を変調する。ＭＱＷ層は、歪が導入された複数の量子井戸層４１２（ＩｎＧａＡｓＰ）及び隣同士の量子井戸層４１２の間に介在する障壁層を含む。

【0048】

量子井戸層４１２の上下には、ＩｎＧａＡｓＰからなる光ガイド層（図示せず）が設けられる。レーザ部４４０の量子井戸層４１２（活性層）と変調器部４４２の量子井戸層４１２（吸収層）は、バットジョイントにて光学的に接続されている。レーザ部４４０では、量子井戸層４１２（活性層）の上に、ＩｎＧａＡｓＰからなる回折格子層が設けられる。

【0049】

メサストライプ構造Ｍは、量子井戸層４１２（レーザ部４４０では回折格子層）の上で第１方向Ｄ１にストライプ状に延びるクラッド層４１４を含む。クラッド層４１４は、ｐ型の不純物である亜鉛（Ｚｎ）がドープされた半導体（ｐ型ＩｎＰ）からなる。メサストライプ構造Ｍは、コンタクト層４１６を含む。コンタクト層４１６は、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層及びｐ型ＩｎＧａＡｓ層からなり、それぞれ、ｐ型の不純物（Ｚｎ）がドープされている。

【0050】

半導体光素子４００は、埋め込み層としての隣接層４２２を有する。隣接層４２２は、鉄（Ｆｅ）がドープされた半導体（例えばＩｎＰ）からなる。Ｆｅが添加されるＩｎＰは、半絶縁性半導体である。隣接層４２２は、半導体基板４１０の上面に載る。隣接層４２２は、メサストライプ構造Ｍの両側に、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に隣接して、埋め込みヘテロ構造を構成する。半導体光素子４００は、メサストライプ型である。

【0051】

隣接層４２２は、メサストライプ構造Ｍの上面に隣接して、（１１１）面の面方位に沿って傾斜する傾斜面４４６を有する。傾斜面４４６は、メサストライプ構造Ｍから離れる方向に上り勾配となる。隣接層４２２は、傾斜面４４６の外側に、水平面に平行に拡がる平坦面４４８を有する。

【0052】

メサストライプ構造Ｍ及び隣接層４２２は、パッシベーション膜４２４によって覆われている。パッシベーション膜４２４は、スルーホール４５０を有する。スルーホール４５０内には、メサストライプ構造Ｍ（コンタクト層４１６）の上面が露出し、これに隣接して隣接層４２２の上面の一部（傾斜面４４６）も露出する。パッシベーション膜４２４は、傾斜面４４６との重複を避けている。

【0053】

樹脂層４２６は、変調器部４４２において、隣接層４２２の上であってパッシベーション膜４２４の上に設けられている。これに対して、レーザ部４４０には、樹脂層は設けられない。その理由は、レーザ部４４０は、連続光を出射するために直流電圧が印加されるので、寄生容量による影響が小さいからである。

【0054】

パッシベーション膜４２４の上に、変調器部４４２の上電極４２８が載る。上電極４２８は、スルーホール４５０内でコンタクト層４１６と電気的に接続している。上電極４２８は、メサ電極４３０、パッド電極４３２及びブリッジ電極４３４を含む。半導体光素子４００は、光が出射する端面には反射防止膜（図示せず）を有し、反対側の端面には高反射膜（図示せず）を有する。その他の内容は、第１の実施形態で説明した内容が該当する。

【0055】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

【符号の説明】

【0056】

１０ 半導体基板、１２ 活性層、１４ クラッド層、１６ コンタクト層、１８ 下電極、２０ 溝、２２ 隣接層、２２Ｂ 隣接層、２４ パッシベーション膜、２６ 樹脂層、２８ 上電極、３０ メサ電極、３２ パッド電極、３４ ブリッジ電極、３６ 無機絶縁膜、１００ 半導体光素子、２１４ クラッド層、２１６ コンタクト層、２２２ 隣接層、２２４ パッシベーション膜、２２６ 樹脂層、２３８ 凹部、３２４ パッシベーション膜、３２６ 樹脂層、３２８ 上電極、３３６ 無機絶縁膜、４００ 半導体光素子、４１０ 半導体基板、４１２ 量子井戸層、４１４ クラッド層、４１６ コンタクト層、４２２ 隣接層、４２４ パッシベーション膜、４２６ 樹脂層、４２８ 上電極、４３０ メサ電極、４３２ パッド電極、４３４ ブリッジ電極、４４０ レーザ部、４４２ 変調器部、４４４ 凸部、４４６ 傾斜面、４４８ 平坦面、４５０ スルーホール、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向、Ｍ メサストライプ構造、Ｍ１ 第１メサストライプ構造、Ｍ２ 第２メサストライプ構造、Ｒ１ 第１領域、Ｒ２ 第２領域、Ｒ３ 第３領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】